DIN 51001 Bb 1-2010 Testing of oxidic raw materials and basic materials - General bases of work for X-Ray fluorescence method (XRF) - General survey on disintegration methods refer .pdf

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1、Mai 2010 Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 7DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 71.060.20!$Q1“1564614www.din.deDDieses Beiblatt enthlt Inform

2、ationen zuDIN 51001, jedoch keine zustzlich genormtenFestlegungen.DIN 51001 Beiblatt 1Prfung oxidischer Roh- und Werkstoffe Allgemeine Arbeitsgrundlagen zur Rntgenfluoreszenz-Analyse (RFA) bersicht stoffgruppenbezogener Aufschlussverfahren zur Herstellungvon Proben fr die RFATesting of oxidic raw ma

3、terials and basic materials General bases of work for X-Ray fluorescence method (XRF) General survey on disintegration methods referred to groups of materials for thedetermination of test specimens for XRFEssais des matires premires et des matriaux oxydiques Base de travail gnerales pour lanalyse pa

4、r fluorescence de rayons-X Liste de mthodes de dsagrgation relatives aux groupes de substances pour laprparation dchantillons pour lanalyse par fluorescence XAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 51001 Beiblatt 1:2003-08www.beuth.deGesamtumfang 9 SeitenDIN 51001

5、Bbl 1:2010-05 Inhalt Seite Vorwort 3 1 SiC-haltige Roh- und Werkstoffe4 2 Eisenhttenprodukte.4 2.1 Allgemeines4 2.2 Eisenerz, Sinter4 2.3 Manganerz 4 2.4 Walzschlacken, Stube, Schlmme und andere eisenhaltige Rckstnde .4 2.5 Hochofenschlacke, Stahlwerkschlacke.4 2.6 Flussspat und andere Zuschlagstoff

6、e.4 2.7 Giepulver, Abdeckpulver 4 2.8 Carbide, Phosphide, Silicide 4 3 Bindemittel .5 3.1 Allgemeines5 3.2 Kalkstein, Kalksteinmergel, mergeliger Kalkstein, toniger Mergel, Tone, Quarzsand.5 3.3 Portlandzementklinker, Portlandzement .5 3.4 Eisenportlandzement, Hochofenzement, Httensand .5 3.5 Natrli

7、cher Anhydrit, Gipsstein, Chemiegips .5 3.6 Trasszement, Trass .5 3.7 Flugaschezement, Flugasche.5 3.8 Andere Spezial- oder Mischzemente, z. B. Trass- und Hochofenzement 5 3.9 Zementofenstube.5 4 Rohstoffe 6 4.1 Allgemeines6 4.2 Pegmatitsande, Feldspte, Feldspatvertreter.6 4.3 Glimmer, Chlorite.6 4.

8、4 Speckstein, Cordierit.6 4.5 Wollastonit6 4.6 Phosphate.6 4.7 Bariumcarbonat, Bariumsulfat .6 4.8 Borate (Colemanit, Ulexit, Rasorit) 6 5 Glser und Glaskeramik6 6 Prparationsempfehlungen 7 Literaturhinweise 9 2 DIN 51001 Bbl 1:2010-05 Vorwort Dieses Dokument DIN 51001 Beiblatt 1:2010) wurde vom Arb

9、eitsausschuss NA 062-02-61 AA Chemische Analyse von oxidischen Roh- und Werkstoffen“ des Normenausschusses Materialprfung (NMP) erarbeitet. Dieses Dokument enthlt fr einige wichtige Stoffgruppen eine bersicht ber bliche Aufschlussverfahren zur Herstellung von Proben fr die RFA nach DIN 51001. In die

10、sem Dokument bedeuten % bei Angabe von Gehalten Massenanteile in Prozent. nderungen Gegenber DIN 51001 Bbl 1:2003-08 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Verweisung auf DIN 51075 ersetzt durch Verweisung auf DIN EN ISO 21068-2; b) in 3.1 Feststellung bzgl. chloridhaltiger Stoffe gestrichen, da

11、nicht zutreffend; c) Prparationsempfehlungen (Abschnitt 6) dem neuesten Stand der Erkenntnisse angepasst; d) Inhalt redaktionell berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN 51001 Bbl 1: 1987-08, 2003-08 3 DIN 51001 Bbl 1:2010-05 1 SiC-haltige Roh- und Werkstoffe Der Schmelzaufschluss ist nur nach vollstndiger

12、Oxidation des SiC mglich, andernfalls wird der Tiegel zerstrt. Fr die Oxidation und den Aufschluss wird Folgendes empfohlen: 1,5 g KNaCO3, 1,0 g NaNO3, 1,5 g Li2B4O7und einige Milligramm LiBr mit 300 mg feinstgemahlener Analysensubstanz gut mischen und bei etwa 500 C 30 min glhen und vorschmelzen. I

13、nnerhalb von 10 min die Temperatur auf etwa 800 C erhhen. Dann weitere 4,5 g Li2B4O7hinzugeben und im Bereich von 950 C bis 1 150 C aufschlieen. Zur Unterscheidung von SiO2und SiC muss der SiC-Gehalt, z. B. nach DIN EN ISO 21068-2, bestimmt werden. 2 Eisenhttenprodukte 2.1 Allgemeines Sofern keine a

14、nderen Angaben gemacht werden, wird empfohlen, die in 2.2 bis 2.8 genannten Stoffe mit dem Aufschlussmittel in einem Verhltnis im Bereich von 1:10 bis 1:25 aufzuschlieen; die Aufschlussdauer sollte etwa 15 min und die Temperatur zwischen 950 C und 1 150 C betragen. Als Aufschlussmittel sollten Natri

15、umtetra- oder Lithiumborate verwendet werden. 2.2 Eisenerz, Sinter Es wird vor dem Aufschluss bei etwa 900 C geglht. 2.3 Manganerz 2.4 Walzschlacken, Stube, Schlmme und andere eisenhaltige Rckstnde Alle Materialien werden vor dem Aufschluss bei etwa 900 C geglht. 2.5 Hochofenschlacke, Stahlwerkschla

16、cke Hochofenschlacke wird vor dem Aufschluss mit einigen Tropfen konzentrierter HNO3oxdiert. Stahlwerk-schlacke wird vor dem Aufschluss bei 900 C geglht. 10 min Aufschlussdauer sind in der Regel ausreichend. 2.6 Flussspat und andere Zuschlagstoffe Das Material sollte ungeglht unter Bercksichtigung d

17、es gesondert bestimmten Massenverlustes beim Glhen verwendet werden. 5 min Aufschlussdauer sind in der Regel ausreichend. 2.7 Giepulver, Abdeckpulver Das Material wird vor dem Aufschluss bei 900 C geglht. Da das Vorhandensein von metallischem Silicium zur Zerstrung des Tiegels fhrt, ist der Aufschlu

18、ss nur nach vollstndiger Oxidation mglich (siehe auch Abschnitt 1). 2.8 Carbide, Phosphide, Silicide Da das Vorhandensein von Carbiden, Phosphiden und Siliciden zur Zerstrung des Tiegels fhrt, ist der Aufschluss nur nach vollstndiger Oxidation mglich (siehe auch Abschnitt 1). 4 DIN 51001 Bbl 1:2010-

19、05 3 Bindemittel 3.1 Allgemeines Zementrohstoffe, Klinker, Zemente und Zumahlstoffe werden zur internen Betriebsprfung entweder als Pulverpresslinge oder als Schmelztabletten analysiert. Bei Vergleichsanalysen, die den Rahmen von Analysen zur internen Betriebsprfung berschreiten, sollte die Analyse

20、an Schmelztabletten durchgefhrt werden. Bindemittel und die zu deren Herstellung verwendeten Roh- und Ausgangsstoffe enthalten jedoch hufig oxidierbare Bestandteile, z. B. Sulfid S2, zweiwertiges Eisen Fe2+und Mangan Mn2+, die beim Schmelzauf-schluss entweder teilweise verdampfen knnen oder unter Sa

21、uerstoffaufnahme und einer entsprechenden Massenerhhung in eine hhere Oxidationsstufe berfhrt werden. Daher sollte das fr den Schmelzauf-schluss zu verwendende Probenmaterial unter Luftzutritt 30 min bei (975 25) C vorgeglht werden. Als Aufschlussmittel eignen sich Lithiumborate mit einem schmelzpun

22、ktvermindernden Zusatz, z. B. 10 % LiF. Das Massenverhltnis Analysenprobe zu Aufschlussmittel darf 1:5 bis 1:20 betragen. Der Aufschluss sollte bei (975 25) C whrend einer Aufschlussdauer von 5 min bis 10 min durchgefhrt werden. Grundstzlich ist es mglich, fr den Aufschluss ungeglhtes Probenmaterial

23、 unter Bercksichtigung der gesondert bestimmten Massennderung beim Glhen zu verwenden. Die Oxidation wird dabei durch Zusatz von Ammoniumnitrat vorgenommen. Insbesondere bei niedrigen Aufschlusstemperaturen ist das Verbleiben von OH- und CO2-Resten im Aufschluss bei diesem Verfahren nicht auszuschli

24、een. Aus 1 knnen exakte Vorschriften fr die Probenvorbereitung entnommen werden. 3.2 Kalkstein, Kalksteinmergel, mergeliger Kalkstein, toniger Mergel, Tone, Quarzsand Zur Oxidation mglicher geringer Sulfidmengen ist der Zusatz von Ammoniumnitrat empfehlenswert. 3.3 Portlandzementklinker, Portlandzem

25、ent 3.4 Eisenportlandzement, Hochofenzement, Httensand Der Zusatz von Ammoniumnitrat als Oxidationsmittel ist erforderlich. 3.5 Natrlicher Anhydrit, Gipsstein, Chemiegips 3.6 Trasszement, Trass 3.7 Flugaschezement, Flugasche 3.8 Andere Spezial- oder Mischzemente, z. B. Trass- und Hochofenzement 3.9

26、Zementofenstube Wegen mglicherweise hoher Alkalichlorid- und Alkalisulfatanteile sollte die Aufschlusstemperatur eine Temperatur von 950 C bei mglichst kurzer Aufschlussdauer nicht berschreiten. Bei Chlorid-Massenanteilen ber 0,5 % sollte durch ein anderes Analysenverfahren geprft werden, ob und in

27、welchem Umfang bei den angewendeten Aufschlussbedingungen Chlor-Verdampfungsverluste auftreten. 5 DIN 51001 Bbl 1:2010-05 4 Rohstoffe 4.1 Allgemeines Wenn keine anderen Angaben gemacht werden, sollten die in 4.2 bis 4.8 genannten Stoffe mit Lithiumboraten in einem Verhltnis im Bereich von 1:5 bis 1:

28、10 aufgeschlossen werden. Dabei kann zum Aufschluss geglhte Substanz oder ungeglhte Substanz unter Bercksichtigung des gesondert bestimmten Massenverlustes beim Glhen verwendet werden. Die Aufschlussdauer betrgt etwa 10 min. 4.2 Pegmatitsande, Feldspte, Feldspatvertreter 4.3 Glimmer, Chlorite 4.4 Sp

29、eckstein, Cordierit 4.5 Wollastonit 4.6 Phosphate 4.7 Bariumcarbonat, Bariumsulfat 4.8 Borate (Colemanit, Ulexit, Rasorit) Borate werden in getrocknetem Zustand aufgeschlossen, wobei der Wassergehalt gesondert bestimmt wird. Oberhalb 400 C neigen Bor-Rohstoffe zur spontanen Wasserabgabe. 5 Glser und

30、 Glaskeramik Hohl- und Flachglser, technische und optische Spezialglser sowie Glaskeramiken werden, wenn es der Anlieferungszustand zulsst oder durch einfache thermische Behandlung ein Umformen mglich ist, als ebene, feingeschliffene und polierte Originalproben analysiert. Andernfalls werden sie, wi

31、e z. B. auch Faser-glser, als Schmelzaufschlsse oder als Pulverpresslinge analysiert. Die Glasrohstoffe Quarz, Kaolin, Feldspat, Basalt, Colemanit, Syenit, Httensande knnen zur internen Qualittskontrolle als Pulverpresslinge mit 10 % bis 20 % Wachszusatz analysiert werden. Alle diese Rohstoffe auerh

32、alb der internen Qualittskontrolle werden mit Lithiumboraten in einem Verhltnis im Bereich von 1:1 bis 1:10 aufgeschlossen. 6 DIN 51001 Bbl 1:2010-05 6 Prparationsempfehlungen Stoffe, die in den Abschnitten 1 bis 5 nicht aufgefhrt sind, sind im Allgemeinen ber den gesamten Konzen-trationsbereich ohn

33、e besondere Probleme mit Lithiumboraten im Verhltnis 1:10 aufschliebar. Eine Ausnahme bilden die nachfolgend aufgefhrten Sonderflle (Reihenfolge nach Ordnungszahl des zu bestimmenden Elementes): 6.1 P2O5(15) Bei Massenanteilen ber etwa 50 % knnen mit dem Aufschlussmittel zwei Schmelzen entstehen. Sc

34、hnelles Umschwenken, Ausgieen und Abkhlen sind erforderlich. Diese Phasentrennung kann durch Ersatz der halben Probenmenge durch MgO vermieden werden. 6.2 S2(16) Nur in geringen Mengen bei Zugabe von NH4NO3bzw. eines anderen Oxidationsmittels aufschliebar (nach DIN 51001). 6.3 Cl(17) Bei Aufschlusst

35、emperaturen bis etwa 950 C sind Alkali- und Erdalkali-chloride bis zu mittleren Gehalten meist zuverlssig aufschliebar, bei Temperaturen grer 950 C sind Verdampfungsverluste mglich. Bei Salzanalysen ist die halbe Probenmenge durch SiO2zu ersetzen. Durch Vorsintern bei etwa 500 C ber eine Dauer von 1

36、5 min sind Verdamp-fungsverluste weiter verringerbar. Einige Chloride knnen beim Aufschluss sublimieren. Es sollte durch ein anderes Analysenverfahren berprft werden, ob und in welchem Umfang bei den angewendeten Aufschluss-bedingungen Chlor-Verdampfungsverluste auftreten. 6.4 Cr2O3(24) Bis etwa 10

37、% ist ein Aufschluss bei einem Verdnnungsverhltnis von 1:8 mglich. Die Schmelztabletten neigen beim Abkhlen zum Zerspringen. Der Zusatz von wenigen Milligramm LiBr oder NH4Br ist daher empfehlenswert. 6.5 272OCr(24) Beim Aufschluss Reduzierung zu Cr2O3, das sich jedoch vollstndig lst. Schmelztablett

38、en neigen beim Abkhlen zum Zerspringen, der Zusatz von wenigen Milligramm LiBr oder NH4Br ist daher empfehlenswert. 6.6 FeO (26) Zusatz von NH4NO3als Oxidationsmittel ist empfehlenswert, wenn keine Vorglhung durchgefhrt wurde. 6.7 Cu2O (29) Bei Vorhandensein von Cu2O ist der Zusatz von NH4NO3als Oxi

39、dations-mittel erforderlich. Die Benetzung des Tiegels durch die Schmelze auf dem Gasbrenner wird durch Zusatz von wenigen Milligramm LiBr zum Auf-schluss vermieden. Bei hohen Gehalten kann der Tiegel Cu aufnehmen und bei folgenden Cu-freien Aufschlssen wieder abgeben. Bei hohen Cu-Gehalten sollte d

40、as Aufschlussverfahren berprft werden. 6.8 As2O3(33) Freies As2O3neigt zum Sublimieren und nach thermischer Zersetzung/ Reduktion zum Legieren. Daher ist die Bestimmung aus Schmelzauf-schlssen problematisch. 6.9 SeO2(34) Zeigt hnliches Verhalten wie As2O3. 6.10 MoO3 (42) Aufschluss mit Na2B4O7oder L

41、ithiumboraten. Sublimationsverluste knnen durch Molybdatbildung mit Na2CO3-Zusatz und berdeckung mit dem Aufschlussmittel vermieden werden. Vorsintern bei 500 C ist empfehlens-wert. 7 DIN 51001 Bbl 1:2010-05 6.11 Ru Rh Pd (44) (45) (46) Verbindungen knnen sich bei hherer Temperatur zersetzen. Wegen

42、der Legierungsbildung der Metalle mit dem blichen Pt-Au-Tiegelmaterial sind Proben, die diese Elemente enthalten, nicht aufschliebar. Bei geringen Massenanteilen (1 % bis 2 %) aufschliebar durch den Einsatz von Al2O3-Tiegeln, die in die Pt-Tiegel beim Schmelzen eingesetzt werden. 6.12 Ag2O (47) Bei

43、geringen Gehalten unter Zusatz von NH4NO3und LiBr aufschliebar. 6.13 CdO (48) Wegen Benetzung des Tiegels ist der Zusatz von wenigen Milligramm LiBr zum Aufschluss erforderlich. Der Zusatz von NH4NO3ist empfehlenswert. 6.14 In2O3(49) Wegen thermischer Zersetzung und Legierung mit dem Tiegelmaterial

44、nicht aufschliebar. 6.15 SnO2(50) Zum Schmelzen ist eine Temperatur grer 1 200 C erforderlich. 6.16 Sb2O3(51) Die Bestimmung aus Schmelzaufschlssen ist problematisch. 6.17 CeO2(58) Zum Schmelzen ist eine Temperatur grer 1 000 C erforderlich. 6.18 Re Os Ir Pt Au (75) (76) (77) (78) (79) Wegen der Leg

45、ierungsbildung der Metalle mit dem Tiegelmaterial nicht aufschliebar. 6.19 Tl2O (81) Zusatz von NH4NO3ist erforderlich. 8 DIN 51001 Bbl 1:2010-05 9 Literaturhinweise DIN 51001, Prfung oxidischer Roh- und Werkstoffe Allgemeine Arbeitsgrundlagen zur Rntgenfluores-zenz-Analyse (RFA) DIN EN ISO 12677, C

46、hemische Analyse von feuerfesten Erzeugnissen durch RFA Schmelzaufschluss-Verfahren DIN EN ISO 21068-2, Chemische Analyse von Siliciumcarbid enthaltenden Rohstoffen und feuerfesten Erzeugnissen Teil 2: Bestimmung des Glhverlustes und Gehaltes an Gesamtkohlenstoff, freiem Kohlenstoff und Siliciumcarb

47、id, des Gehaltes an gesamtem und freiem Silicium(IV)-oxid sowie an gesamtem und freiem Silicium 1 Verein Deutscher Zementwerke e. V., Arbeitskreis Rntgenfluoreszenzanalyse: Merkblatt ber die Prparationsverfahren fr die Rntgenfluoreszenzanalyse von Stoffen der Zementindustrie, Zement Kalk Gips 31 (1978); Heft 11, S. 558564